Uma equipe de cientistas identificou como as moléculas de DNA danificadas são reparadas no genoma humano, uma descoberta que oferece novas idanãias sobre como o corpo trabalha para garantir sua saúde e como responde a doenças decorrentes do DNA comprometido.

"Nossas descobertas mostram que um processo de reparo de DNA émuito robusto, projetado atravanãs de assinaturas estruturais e dina¢micas complexas onde ocorrem interrupções", explica Alexandra Zidovska, professora assistente do Departamento de Fa­sica da Universidade de Nova York e principal autora do estudo , que aparece em Revista Biofa­sica . "Esse conhecimento pode nos ajudar a entender o genoma humano em estados sauda¡veis ​​e afetados por doenças - e potencialmente oferecer um caminho para melhorar o diagnóstico e a terapia do ca¢ncer".

O genoma humano consiste, notavelmente, em dois metros de moléculas de DNA empacotadas dentro de um núcleo celular, com dez micra´metros de dia¢metro. O empacotamento adequado do genoma éfundamental para sua função biológica sauda¡vel, como expressão gaªnica, duplicação de genoma e reparo do DNA. No entanto, tanto a estrutura quanto a função do genoma são altamente sensa­veis a danos no DNA, que podem variar demudanças químicas na molanãcula de DNA a quebra total da conhecida hanãlice dupla do DNA.

No entanto, esse dano não éincomum. De fato, o genoma humano sofre cerca de mil eventos de dano ao DNA todos os dias, que podem ocorrer naturalmente ou devido a fatores externos, como produtos químicos ou radiação UV (por exemplo, luz solar).

Mas, se não for reparado, os danos no DNA podem ter consequaªncias devastadoras para a canãlula, observa Zidovska e o coautor do estudo Jonah Eaton, estudante de doutorado da NYU. Por exemplo, uma quebra de fita dupla do DNA não reparada pode levar a  morte celular ou ca¢ncer; portanto, os mecanismos de reparo do DNA são cruciais para a saúde e sobrevivaªncia das células.

No estudo do Biophysical Journal , os cientistas examinaram a formação, o comportamento e o movimento das quebras de fita dupla do DNA no genoma humano. Para fazer isso, eles induziram quimicamente quebras de DNA dentro de células humanas vivas, rastreando essas quebras usando marcadores fluorescentes. Com a ajuda das tecnologias de microscopia e aprendizado de ma¡quina, eles acompanharam o movimento das quebras de DNA e do genoma no espaço e no tempo.

“Esse novo estado de empacotamento do DNA em reparo édiferente de qualquer estado de empacotamento encontrado para um DNA sauda¡vel”, diz Zidovska. "Em torno de uma quebra de DNA, descobrimos que o DNA se torna mais denso que o DNA circundante, formando uma pequena ilha de DNA altamente condensado imerso no mar de DNA não condensado".

Além disso, eles observaram que as quebras de DNA também se movem de uma maneira única - diferente da de partes não danificadas do genoma. As ilhas de DNA condensado em torno de uma quebra de DNA se movem mais rápido que o DNA sauda¡vel, mas a mobilidade dessas ilhas depende fortemente de seu tamanho.

"O genoma humano éconstantemente exposto a eventos que danificam a molanãcula de DNA", observa Zidovska. “A canãlula possui processos de reparo robustos que trabalham para eliminar esses danos antes que possam causar câncer ou outras doena§as. Agora, temos uma melhor compreensão de como uma quebra de DNA se comporta de maneira diferente do DNA não danificado, o que nos permite não apenas obter informações sobre esses processos de reparo, mas também informar nossos esforços no diagnóstico e terapia do ca¢ncer”.